Fertigungseinrichtung für Bauteile, insbesondere KarosSeriebauteile von Kraftfahrzeugen

Die Erfindung betrifft eine Fertigungseinrichtung für Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile von Kraftfahrzeugen, mit einem Magazin, das mehrere Lagerplätze für verschiedene, bauteiltypische Bauteilhalter aufweist, mit einer Bearbeitungsstation, die mit einem Bauteilhalter bestückbar ist und mindestens einen Roboter mit einem Bearbeitungswerkzeug aufweist, und mit einer zwischen dem Magazin und der Bearbeitungsstation angeordneten überführungsvorrichtung für die Bauteilhalter, wobei für das Beladen eines jeden Bauteilhalters mit einem zu bearbeitenden Bauteil und das Entladen des zu bearbeitenden Bauteils der überführungsvorrichtung und/oder der BearbeitungsStation ein Handlingroboter zugeordnet ist.

Eine Fertigungseinrichtung für Karosseriebauteile dieser Art ist bekannt (WO2006/082061) . Die Vorteile einer solchen Fertigungseinrichtung bestehen darin, dass in schnellem Wechsel typenverschiedene Bauteile bearbeitet werden können. So können bei einem Kraftfahrzeug in beliebiger Reihenfolge Türen verschiedener Seiten, Dächer, Seitenteile und Hauben gefertigt werden.

Bei dieser bekannten Fertigungseinrichtung

(WO2006 /082061) ist die überführungsvorrichtung als

Drehtisch ausgebildet, auf dem in einer Ebene um die zentrale Drehachse herum mehrere Aufnahmen für Bauteilhalter vorgesehen sind. Neben diesem Drehtisch ist ein in derselben Ebene angeordnetes weiteres Magazin angeordnet, das ebenfalls als Drehtisch ausgebildet sein kann und aus dem der erstgenannte Drehtisch mit typenverschiedenen Bauteilhaltern bestückt werden kann. Der erste Drehtisch dient somit nicht nur als überführungsvorrichtung für die dem zweitgenannten Drehtisch entnommenen Bauteilhalter sondern auch als Magazin für die auf ihm bereits platzierten Bauteilhalter. Nachteilig bei einer solchen Fertigungseinrichtung ist vor allem der hohe Stellflächenbedarf, der mit der Anzahl der im Magazin bereitzustellenden verschiedenen bauteiltypischen Bauteilhalter wächst.

Bei einer anderen bekannten Fertigungseinrichtung für Karosseriebauteile (WO 2004/012898 Al) ist am Anfang einer Transferlinie, über die die zu bearbeitenden Karosseriebauteile transportiert werden, eine Drehstation mit mindestenes einem Transportroboter vorgesehen, der mit typenverschiedenen Bauteilhaltern bestückt werden kann. Die verschiedenen Bauteilhalter sind neben der Transferlinie auf verschiedenen nebeneinander angeordneten Speicherplätzen abgelegt. Wegen der in einer Ebene nebeneinander angeordneten Speicherplätze werden in Abhängigkeit von der Anzahl der Speicherplätze Stellfläche und ein entsprechend langer Weg der Transferstrecke benötigt. Um gleich wohl möglichst viele Bauteilhalter einsetzen zu können, können den Speicherplätzen Förderer zum Ein- und Ausschleusen

weiterer Typen verschiedener Bauteilhalter zugeordnet sein. In jedem Fall werden für diese Art der Bevorratung Typen verschiedener Bauteilhalter vergleichsweise viel Stellfäche, eine Verlängerung der Transferstrecke und ein erheblicher maschinentechnischer Aufwand erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fertigungseinrichtung für Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile von Kraftfahrzeugen zu schaffen, die einen geringen Steilflächenbedarf hat und bei der ein Bauteilhalterwechsel zeitsparend durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einer Fertigungseinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der das Magazin als Turmmagazin ausgebildet ist, bei dem die Lagerplätze für die Bauteilhalter in verschiedenen Ebenen übereinander angeordnet sind, und bei der die überführungsVorrichtung einen höhenverfahrbaren Wechsler für die Bauteilhalter aufweist, der eine Bauteilhalteraufnähme aufweist, die einerseits in die Höhe eines jeden Lagerplatzes und andererseits in die für die Weitergabe des Bauteilhalters an die Bearbeitungsstation geeignete Höhe verfahrbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Fertigungseinrichtung ist der Stellflächenbedarf von der Anzahl der bereitzustellenden Bauteilhalter unabhängig, weil die Bauteilhalter im Turmmagazin übereinander untergebracht sind. Ein Wechsel der Bauteilhalter ist einfach und schnell durchführbar. Noch während der Bearbeitung eines Bauteils in der Bearbeitungsstation kann der für ein Bauteil eines anderen Typs benötigte, ggf. schon mit einem Bauteil

bestückte neue Bauteilhalter dem Turmmagazin entnommen und zur Bearbeitungsstation gefördert werden. Die Bestückung des Bauteilhalters kann allerdings auch noch nach seiner Entnahme aus dem Turmmagazin in der überführungsvorrichtung erfolgen. Nach beendeter Bearbeitung des einen Bauteils in der Bearbeitungsstation kann dieses vom Bauteilhalter abgenommen werden. Der dann leere Bauteilhalter wird dann von der Bearbeitungsstation zur überführungsvorrichtung gefördert, von wo er ggf. mit einem neuen Bauteil bestückt entweder wieder der Bearbeitungsstation oder dem Turmmagazin zugeführt wird. Dabei wird dann auch der nächste Bauteilhalter dem Turmmagazin entnommen.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Bauteilhalteraufnähme mindestens zwei übereinander angeordnete Fächer jeweils für einen Bauteilhalter auf. Diese Ausgestaltung hat den vorteil, dass das Anfahren des Turmmagazins für die Entnahme eines neuen Bauteilhalters und das Verstauen eines alten Bauteilhalters im Turmmagazin zeitsparend ist. Es ist deshalb nicht erforderlich, zunächst die Bauteilhalteraufnahme von dem übernommenen, nicht mehr benötigten Bauteilhalter zu entleeren, bevor ein neuer Bauteilhalter aufgenommen wird. Deshalb kann zeitlich überlappend das bereits den neuen Bauteilhalter aufnehmende Fach mit dem zu bearbeitenden Bauteil bestückt werden und hier auch komplettiert werden. Nach Abtransport des Bauteilhalters mit dem Bauteil in Richtung der Bearbeitungsstation kann dann der nicht mehr benötigte Bauteilhalter im Magazin untergebracht werden. Die Bearbeitung des Bauteils in der Bearbeitungsstation

wird also durch den Wechsel des Bauteilhalters nicht beeinträchtigt .

Damit nicht nur der Bauteilhalter im oberen Fach von einem Handlingroboter mit einem Bauteil bestückt werden kann und ggf. das Bauteil hier komplettiert werden kann, sondern auch der Bauteilhalter in jedem darunter liegenden Fach, muss ein ausreichender Freiraum vorgesehen sein. Vorzugsweise sind dafür die Fächer der Bauteilhalteraufnahme in ihrem gegenseitigen Höhenabstand verstellbar und gegebenenfalls zueinander verschwenkbar .

Wahrend eine Bauteilhalteraufnahme mit zwei übereinander angeordneten Fächern, in denen die Bauteilhalter mit oben liegender Montageseite für die Bauteile und damit auch in bearbeitungsgerechter Lage für die Bearbeitungsstation dieser in unveränderter Lage zugeführt werden, kann allerdings auch eine überkopfZuführung der Bauteilhalter zur Bearbeitungsstation nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung hinsichtlich des Stellplatzbedarfs vorteilhaft sein. Nach dieser alternativen Ausgestaltung weist die Bearbeitungsstation eine trommelartig mit einem oder mehreren gegeneinander drehversetzten Plätzen für jeweils einen Bauteilhalter ausgebildete, um eine horizontale Achse verdrehbare Dreheinheit auf, mit der jeder Bauteilhalter abwechselnd in eine obere Bearbeitungsposition und eine dazu drehversetzte untere Be- und Entladeposition verstellbar ist. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann die Bearbeitung des gerade oben liegenden Bauteils in bearbeitungsgünstiger Lage durchgeführt werden, während ein Wechsel des in einer unteren Position der Dreheinheit

gehaltenen Bauteilhalters stattfindet. Um diesen Wechsel schnell durchzuführen, kann wie bei der ersten alternativen Ausführungsform allerdings bei zwei gegenüberliegenden Plätzen auch eine

Bauteilhalteraufnahme mit zwei übereinander angeordneten Fächern Verwendung finden. Während bei der ersten alternativen Ausführung aber eine Bestückung des neuen Bauteilhalters mit einem zu bearbeitenden Bauteil bereits in der den Bauteilhalter lagerichtig haltenden überführungsstation möglich ist, ist dies bei der zweiten alternativen Ausführung nicht möglich, weil hier die Bauteilhalter über Kopf zugeführt werden. Dieser Nachteil wird allerdings durch den geringeren Stellplatzbedarf kompensiert.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer zwei alternative Ausführungsbeispiele in perspektivischer Ansicht darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine Fertigungseinrichtung mit einem stationären Träger für Bauteilhalter in der Bearbeitungsstation in Aufsicht,

Fig. 2 die Fertigungseinrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig. 3a-e die Fertigungseinrichtung nach Fig. 1 in Seitenansicht in verschiedenen Fertigungεphasen,

Fig. 4 eine andere Fertigungseinrichtung mit einer verschiedene Bauteilhalter aufnehmenden Dreheinheit in der Bearbeitungsstation in Seitenansicht .

Die Fertigungseinrichtung für Bauteile, insbesondere Karosseriebauteile von Kraftfahrzeugen, gemäß Fig. 1 weist ein Turmmagazin 1, eine Bearbeitungsstation 2 und eine überführungsvorrichtung 3 auf, die zwischen dem Turmmagazin 1 und der Bearbeitungsstation 2 angeordnet ist.

Das Turmmagazin 1 weist mehrere übereinander angeordnete Lagerplätze 4, 5, 6, 7 auf, in denen verschiedene bauteiltypische Bauteilhalter 8, 9, 10 untergebracht sind. Jeder Bauteilhalter 8, 9, 10 besteht aus einem Träger und einer Vielzahl darauf aufgebauter Greifer, mit denen ein Bauteiltyp in geometrisch eindeutiger Lage ergriffen und gehalten werden kann. Der einfacheren Darstellung wegen ist der Träger als Platte dargestellt.

Die dem Turmmagazin 1 vorgeordnete überführungsvorrichtung 3 weist eine als Wechsler gestaltete, an zwei Säulen 11 höhenverfahrbare Bauteilhalteraufnahme 12 mit zwei übereinander angeordneten Fächern 13, 14 für die Bauteilhalter auf. Der Höhenabstand der Fächer 13, 14 kann einstellbar sein. Der Bauteilhalter 12 lässt sich mit jedem seiner Fächer 13, 14 in die Höhe eines jeden Lagerplatzes 4, 5, 6, 7 des Turmmagazins 1 verfahren. Während das obere Fach 13 vorzugsweise zur Entnahme und Weiterförderung eines benötigten neuen Bauteilhalters zur Bearbeitungsstation 2

bestimmt ist, dient das untere Fach 14 vorzugsweise zur übernahme eines nicht mehr benötigten Bauteilhalters von der Bearbeitungsstation 2 und zu dessen Weiterförderung zu einem leeren Lagerplatz 4, 5, 6, 7 im Turmmagazins 1. Wie aber noch zu erläutern sein wird, können diese Funktionen aber auch vertauscht werden.

Der überführungsVorrichtung 3 ist ein Handlingroboter 15 zugeordnet, der mit einem bauteiltypischen Greifer 16 bestückt ist. Der Handlingroboter 15 kann deshalb ein bereitgestelltes Bauteil 17 ergreifen und dem im oberen Fach 13 der Bauteilhalteraufnahme 12 gehaltenen bauteiltypischen Bauteilhalter zuführen. Der bauteiltypische Greifer 16 lässt sich gegen andere bauteiltypische, bereitgestellte Greifer 18, 19, auswechseln.

Die Bearbeitungsstation 2 weist einen stationären Träger 20 auf, auf dem ein Bauteilhalter 21 mit darauf aufgespanntem Bauteil 22 festgehalten wird. Die Bearbeitungsstation 2 weist darüber hinaus mehrere Roboter 23, 24, 25 auf, die mit verschiedenen Bearbeitungswerkzeugen 26, 27, 28 bestückt sind. Darüber hinaus ist der Bearbeitungsstation 2 ein Handlingroboter 29 mit einem auswechselbaren bauteiltypischen Greifer 30 zugeordnet. Zum Auswechseln stehen weitere Greifer 31 zur Verfügung. Dieser Handlingroboter 29 dient dazu, ein fertig bearbeitetes Bauteil 22 von dem Bauteilhalter 21 abzunehmen und für den Abtransport seitlich abzulegen.

Die Fertigung eines Bauteils 22 in einer solchen Fertigungseinrichtung erfolgt z.B. folgendermaßen:

in der in der Zeichnung dargestellten Phase der Fertigung findet eine Bearbeitung am Bauteil 22 durch die Roboter 23, 24, 25 statt. Der nach der Bearbeitung des vorhergehenden Bauteils nicht mehr benötigte Bauteilhalter 32 befindet sich im unteren Fach 14 der Bauteilhalteraufnahme 12.

In der nächsten Phase wird die Bauteilhalteraufnähme 12 in der Höhe verfahren, so dass ihr unteres Fach 14 mit dem leeren Lagerplatz 7 des Turmmagazins 1 korrespondiert. Der Bauteilhalter 32 wird nun in den leeren Lagerplatz 7 überführt.

In der folgenden Phase wird ein neuer Bauteilhalter z.B. 8 aus dem Turmmagazin 1 in das obere Fach 13 der Bauteilhalteraufnähme 12 überführt. Dafür wird die Bauteilhalteraufnähme 12 in der Höhe verfahren, bis dieses Fach 13 mit dem zugehörigen Lagerplatz 4 korrespondiert .

Ist in der Zwischenzeit die Bearbeitung des Bauteils 22 abgeschlossen, greift der Handlingroboter 29 das Bauteil 22 und legt es seitlich zum Abtransport ab. Die Bauteilhalteraufnahme 12 wird ggf. höhenverstellt, so dass ihr unteres Fach 14 mit der Trägerebene des Trägers 20 korrespondiert. So kann der nicht mehr benötigte Bauteilhalter 21 in das untere Fach 14 überführt werden.

Wenn dann die Bauteilhalteraufnahme 12 mit ihrem oberen Fach 13 auf das Niveau des Trägers 20 der Bearbeitungsstation 2 abgesenkt ist, wird der gerade von

der Bauteilhalteraufnähme 12 übernommene, neue Bauteilhalter 8 vom Handlingroboter 15 mit dem bereitliegenden neuen Bauteil 17 bestückt. Das Bauteil 17 wird hier in geometrisch eindeutiger Lage festgespannt. Dann wird der mit dem Bauteil 17 bestückte Bauteilhalter 8 auf den Träger 20 der Bearbeitungsstation 2 überführt, wo das Bauteil 17 zur sofortigen Bearbeitung bereitsteht.

Während dieser Bearbeitung findet das Entladen der Bauteilhalteraufnahme 12 vom nicht mehr benötigten Bauteilhalter 21 statt und die Beladung mit einem neuen Bauteil, wie schon beschrieben.

Die beschriebene Fertigungseinrichtung erlaubt auch andere Betriebsweisen als die beschriebene.

Fig. 3a-g zeigt verschiedene Phasen einer solchen alternativen Betriebsweise. Eine Besonderheit bei dieser Betriebsweise ist, dass in den Lagerplätzen 4 bis 7 des Turmmagazins 1 Bauteilhalter zwischengelagert werden können, die zuvor in der überführungsvorrichtung 3 mit typverschiedenen Bauteilen 22.1 bis 22.4 bestückt worden sind. Die dargestellte Betriebsweise ermöglicht, in beliebiger Reihenfolge typverschiedene Bauteile zu bearbeiten. Dafür sollten aber die Fächer 13, 14 der Bauteilhalteraufnähme 12 einen ausreichenden Höhenabstand haben, um auch den Bauteilhalter im unteren Fach vom Handlingroboter mit einem Bauteil bestücken zu können.

Vor der in Fig. 3a gezeigten Phase sind mit Hilfe der Bauteilhalteraufnahme 12 den Lagerplätzen 6, 7 des Turmmagazins 12 Bauteilhalter mit darauf gehaltenen,

typverschiedenen Bauteilen 22.1, 22.2 entnommen worden. Der Bauteilhalter 21 mit dem Bauteil 22.1 ist zur BearbeitungsStation 2 gefördert worden.

In der Phase der Fig. 3a steht das Bauteil 22.1 nach beendeter Bearbeitung zur Entnahme und zum Abtransport bereit, während sein Bauteilhalter 21 zurück auf das obere Fach der Bauteilhalteraufnahme 12 transportiert wird.

in der Phase der Fig. 3b wird die Bauteilhalteraufnahme 12 angehoben, so dass ihr unteres Fach mit dem Niveau der Bearbeitungsstation 2 korrespondiert. Der Bauteilhalter mit dem Bauteil 22.2 kann zur Bearbeitungsstation gefördert werden. In dieser Phase wird der im oberen Fach befindliche leere Bauteilhalter mit einem neuen Bauteil 22.1 bestückt.

In der Phase der Fig. 3c befindet sich der Bauteilhalter mit dem Bauteil 22.2 in der Bearbeitungsstation 2, wo er bearbeitet wird.

Sofern in der nächsten Phase das Bauteil 22.1 im oberen Fach der Bauteilhalteraufnähme 12 nicht bearbeitet werden soll, sondern ein Bauteil 22.3, wird in der Phase 3d die Bauteilhalteraufnahme 12 hochgefahren, so dass das obere Fach mit dem Lagerplatz 7 korrespondiert. Der Bauteilhalter mitsamt dem Bauteil 22.1 wird zum Lagerplatz 7 des Turmmagazins 1 überführt. In der Zwischenzeit hat die Bearbeitung des Bauteils 22.2 in der Bearbeitungsstation 2 stattgefunden.

In der nächsten Phase der Fig. 3e wird die Bauteilhalteraufnahme 12 abgesenkt, so dass sein oberes Fach mit dem Lagerplatz 5 des Turmmagazins 1 korrespondiert. Dem Turmmagazin 1 wird dann der Bauteilhalter mit dem weiteren Bauteil 22.3 entnommen und dem oberen Fach der Bauteilhalteraufnahme 12 zugeführt. Nachdem das fertig bearbeitete Bauteil 22.2 dem Bauteilhalter an der BearbeitungsStation entnommen wurde, wird der leere Bauteilhalter in das untere Fach der Bauteilhalteraufnahme 12 überführt und hier mit einem neuen Bauteil 22.2 bestückt. Die Bauteilhalteraufnahme 12 wird hochgefahren, so dass ihr unteres Fach mit dem Lagerplatz 6 des Magazins 1 korrespondiert. Der Bauteilhalter mit dem Bauteil 22.2 wird aus dem Fach entnommen und am Lagerplatz 6 abgelegt.

In der dann folgenden Phase der Fig. 3f wird die Bauteilhalteraufnahme 12 abgesenkt, so dass ihr unteres Fach mit dem Lagerplatz 4 korrespondiert. Der Bauteilhalter mit dem zugehörigen Bauteil 22.4 wird vom Lagerplatz 4 in das untere Fach der Bauteilhalteraufnahme 12 überführt.

In der nächsten Phase der Fig. 3g erfolgt eine weitere Absenkung der Bauteilhalteraufnahme 12, so dass der Bauteilhalter mit dem Bauteiltyp 22.3 zur BearbeitungsStation überführt werden kann. Alternativ könnte aber auch bei angehobener Position der Bauteilhalteraufnahme 12 der Bauteilhalter mit dem Bauteil 22.4 der Bearbeitungsstation 2 zugeführt werden.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 unterscheidet sich vom Ausführungsbeispiel der Fig. 1 vor allem in der Bearbeitungsstation und der überführungsvorrichtung.

Wie beim ersten Ausführungsbeispiel ist ein Turmmagazin 41 mit mehreren übereinander angeordneten Lagerplätzen 42 für darin unterzubringende, verschiedene bauteiltypische Bauteilhalter 43 vorgesehen. Zur Entnahme eines benötigten Bauteilhalters 43 und zur Ablage eines nicht mehr benötigten Bauteilhalters 43 im Turmmagazin 41 dient eine überführungsVorrichtung 44 mit einer als höhenverfahrbarer Wechsler gestaltete

Bauteilhalteraufnahme 45. Die überführungsvorrichtung 44 weist ferner eine Förderstrecke 46 auf, über die die dem Turmmagazin 41 entnommenen Bauteilhalter 43 einer Bearbeitungsstation 47 zugeführt und von hier wieder zurück über die überführungsvorrichtung 44 zum Turmmagazin 1 gefördert werden. Wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind der Bearbeitungsstation 47 verschiedene Handling- und Bearbeitungsroboter 48, 49, zugeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat aber die Bearbeitungsstation 47 einen völlig anderen Aufbau als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1.

Anstelle des die Bauteilhalter 21 haltenden stationären Trägers 20 des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 ist hier eine Dreheinheit 50 vorgesehen, die um eine horizontale Achse verdrehbar ist. Diese Dreheinheit 50 ist derart trommelartig ausgebildet, dass sie an zwei gegenüberliegenden Plätzen jeweils einen Bauteilhalter 51, 52 halten kann. Während der obere Bauteilhalter 51

sich in Bearbeitungsposition befindet, und somit zur Bestückung mit einem zu bearbeitenden Bauteil zu dessen Bearbeitung und Entnahme bereitsteht, kann der untere über Kopf gehaltene leere Bauteilhalter 52 aus der Bearbeitungsstation 47 genommen und über die Förderstrecke 46 und die Bauteilhalteraufnahme 45 dem Turmmagazin 41 zugeführt werden, um hier an einem leeren Lagerplatz 42 abgelegt zu werden. Aus dem Turmmagazin 41 kann dann mit der Bauteilhalteraufnahme 45 ein neuer Bauteilhalter 43 entnommen und über die Förderstrecke 46 dem unteren Platz der Dreheinheit 50 zugeführt werden. Dieser Wechsel erfolgt während der Bearbeitung des vom oberen Bauteilhalter 51 gehaltenen Bauteils .

Es versteht sich, dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Bauteilhalteraufnahme 45 auch mit zwei Fächern versehen sein kann, so dass zeitlich einander überlappend der nicht mehr benötigte Bauteilhalter der

Bauteilhalteraufnahme 45 zugeführt wird und der schon von der Bauteilhalteraufnahme 45 aus dem Turmmagazin 41 entnommene neue Bauteilhalter aus der

Bauteilhalteraufnähme 45 über die Förderstrecke 46 der Dreheinheit 50 zugeführt wird. Der Einsatz einer Bauteilhalteraufnähme 45 mit zwei Fächern spart also Wechselzeit.

Anders als beim ersten Ausführungsbeispiel kann bei diesem Ausführungsbeispiel das zu bearbeitende neue Bauteil erst dann auf dem Bauteilhalter 51 positioniert werden, wenn dieser in die Bearbeitungsposition gedreht ist. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 war die

Bestückung mit dem zu bearbeitenden neuen Bauteil schon in der überführungsvorrichtung möglich.